生物氧化与能量代谢药演示文稿

生物氧化与能量代谢药演示文稿1当前1页，总共47页。（优选）生物氧化与能量代谢药学院2当前2页，总共47页。是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。H2O由物质氧化时脱下的氢通过呼吸链，经多步酶促氧化还原反应，最后与氧结合产生。有机酸脱羧产生CO2。*生物氧化与体外氧化之不同点

重点）：

生物氧化体外氧化能量是突然释放的。产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。3当前3页，总共47页。脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物体内能量产生的三个阶段4当前4页，总共47页。高能磷酸化合物（重点）：

一、基本概念：生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（>20.92千焦/摩尔）的磷酸化合物称为高能化合物。5当前5页，总共47页。二、高能化合物的类型6当前6页，总共47页。三、ATP-能量载体（重点,2011年考简答）：

ATP作为生物能的特点：生物体内释放的能量大多用于ATP的生成。生物体利用能量直接来源于ATP。ATP在体内具有极高的转换率。ATP水解释放能量的特点ATPADP+PiATPAMP+PPi7当前7页，总共47页。ATP是物质代谢中间转换、磷酸基团转移的“共同中间体”。～P～P～P～PATP～P02108641214磷酸基团转移能磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸磷酸肌酸（磷酸基团储备物）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油8当前8页，总共47页。磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。四、能量的储存和转移9当前9页，总共47页。核苷二磷酸激酶的作用（能量转移)ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP10当前10页，总共47页。定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。在呼吸链中，酶和辅酶按一定的顺序排列在线粒体的内膜*上。组成：递氢体和电子传递体（2H2H++2e）呼吸链*（电子传递链或电子传递系统）第四节线粒体电子传递系统（重点）：11当前11页，总共47页。NAD+和NADP+的结构R=H,NAD+R=H2PO3,NADP+

一、电子传递体RNAD+和NADP+12当前12页，总共47页。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。13当前13页，总共47页。FMN和FAD都含异咯嗪环，起到传递氢的作用。黄素蛋白（以FMN或FAD为辅基）14当前14页，总共47页。铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+Fe3++e反应传递电子。泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。15当前15页，总共47页。细胞色素细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。16当前16页，总共47页。17当前17页，总共47页。复合体INADH-泛醌还原酶复合体II琥珀酸-泛醌还原酶复合体III泛醌-细胞色素C还原酶复合体IV细胞色素C氧化酶四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)二、电子传递体在线粒体内膜（重点）：

18当前18页，总共47页。1.复合体Ⅰ:NADH-泛醌还原酶功能:

将电子从NADH传递给泛醌

(ubiquinone)

复合体ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-S

19当前19页，总共47页。2.复合体Ⅱ:琥珀酸-泛醌还原酶功能:

将电子从琥珀酸传递给泛醌

复合体Ⅱ琥珀酸→→CoQFAD;Fe-S;

Cytb56020当前20页，总共47页。21当前21页，总共47页。3.复合体Ⅲ:泛醌-细胞色素c还原酶

功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c

复合体ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c122当前22页，总共47页。23当前23页，总共47页。4.复合体Ⅳ:细胞色素c氧化酶功能：将电子从细胞色素c传递给氧

复合体Ⅳ还原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB24当前24页，总共47页。ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液侧基质侧线粒体内膜e-e-e-e-e-25当前25页，总共47页。1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸链

琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2三、呼吸链成分的排列顺序

（重点）：

26当前26页，总共47页。NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链27当前27页，总共47页。第五节氧化磷酸化（重点）：

*定义氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。

※将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP,这种ADP或其它核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为底物水平磷酸化。(substratelevelphosphorylation)28当前28页，总共47页。（一）氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根据自由能变化和P/O比值*P/O比值：每消耗1mol氧原子所消耗的无机磷酸的摩尔数，亦指每消耗1mol氧原子所产生ATP的摩尔数。（重点）：29当前29页，总共47页。线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值底物呼吸链的组成P/O比值可能生成的ATP数β-羟丁酸NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ2.4～2.83→Cytc→复合体Ⅳ→O2琥珀酸复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ1.72→Cytc→复合体Ⅳ→O2抗坏血酸Cytc→复合体Ⅳ→O20.881细胞色素c(Fe2+)复合体Ⅳ→O20.61-0.68130当前30页，总共47页。ATPATPATP氧化磷酸化偶联部位电子传递链自由能变化

31当前31页，总共47页。（二）氧化磷酸化的偶联机理

（重点）：

化学渗透假说(chemiosmotichypothesis)

电子经呼吸链传递时，可将质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生内膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。32当前32页，总共47页。线粒体基质线粒体膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化学渗透假说简单示意图33当前33页，总共47页。2.ATP合酶（F1F0ATP合酶）F1：亲水部分，具催化功能。F0：疏水部分，质子回流通道。ATP合酶结构模式图34当前34页，总共47页。三、影响氧化磷酸化的因素（重点）：

1.呼吸链抑制剂阻断呼吸链中某些部位电子传递。2.解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白3.氧化磷酸化抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（一）抑制剂35当前35页，总共47页。鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥×抗霉素A二巯基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各种呼吸链抑制剂的阻断位点36当前36页，总共47页。解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液侧基质侧解偶联蛋白热能H+H+ADP+PiATP37当前37页，总共47页。寡霉素(oligomycin)可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶结构模式图38当前38页，总共47页。（二）ADP的调节作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲状腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加。（四）线粒体DNA突变

与线粒体DNA病及衰老有关。39当前39页，总共47页。四、线粒体外NADH的氧化磷酸化（重点）：

胞浆中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。转运机制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)苹果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)40当前40页，总共47页。1.

α-磷酸甘油穿梭机制（脑、骨骼肌）41当前41页，总共47页。

NADH+H+FADH2NAD+FAD线粒体内膜线粒体外膜膜间隙线粒体基质α-磷酸甘油脱氢酶呼吸链磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油42当前42页，总共47页。2.苹果酸-天冬氨酸穿梭机制（肝、心肌）43当前43页，总共47页。一、需氧脱氢酶和氧化酶

受氢体辅酶（辅基）产物不需氧脱氢酶辅酶需氧脱氢酶O2FMN或FADH2O2氧化酶O2H2O受氢体辅酶（辅基）产物不需氧脱氢酶辅FMN、FAD、NAD等需氧脱氢酶O2FMN或FADH2O2氧化酶O2Cu,Fe等金属离子2O第六节非线粒体氧化体系TheOthersOxidationEnzymeSystems44当前44页，总共47页。（二）过氧化物酶(perioxidase)：以血红素为辅基，催化H